Energy metabolism of skeletal muscle

Abstract

Skeletal muscle is the largest tissue in the body and plays a marked role in the homeostasis of the body metabolic state. Mitochondria have been proven to contribute to the pathophysiology of various metabolic diseases, either due to defects in their bioenergetic properties or the production of reactive oxygen species. In this work murine myoblasts C2C12 were used as a model of skeletal muscle in vitro, and rat muscle was used to prepare homogenate enriched in the mitochondrial fraction. This work investigates the changes in respiratory parameters in models where mitochondrial oxidative phosphorylation is induced by changing the available consumable substrates in the culture media, such as replacing glucose by galactose, and the effect of treating the cells with high glucose concentration during the process of differentiation on mitochondrial performance. It also investigates the changes in bioenergetic profiles in samples treated with inactive derivatives of the widely used triphenylphosphonium (TPP+) salts to target mitochondria by various probes and antioxidants. The methods used in this study included evaluating mitochondrial parameters in intact and permeabilized cells by real time measurement of the oxygen consumption rate using the extracellular flux analyzer, measuring the enzymatic...

Souhrn Kosterní svalovina, jakožto nejobjemnější tkáň v těle, má nezastupitelnou úlohu při udržování metabolické homeostázy. Bylo dokázáno, že mitochondrie přispívají k patofyziologii nejrůznějších metabolických onemocnění, ať již kvůli poškození bioenergetických vlastností nebo produkcí reaktivních forem kyslíku. V této práci byly jako in vitro model kosterního svalu použity myší myoblasty C2C12 a sval krysy, ze kterého byl připraven homogenát obohacený o mitochon- driální frakci. Cílem práce bylo stanovit změny v mitochondriálních respiračních parame- trech daných dostupností využitelných substrátů v kultivačním mediu, např. nahrazením glukózy galaktózou, a také zjistit vliv vysokých koncentrací glukózy na mitochondriální aktivitu během diferenciace. Dalším cílem bylo objasnit efekt inaktivních derivátů trifenyl fosfoniových (TPP+) solí, hojně využívaných pro doručení různých prób a antioxidantů do mitochondrií, na bioenergetický profil buněk. Data byla získána pomocí metod umožňující měření spotřeby kyslíku v reál- ném čase na extracelulárním flux analyzátoru a to jak v buňkách s neporušenou membránou, tak v permeabilizovaných buňkách, dále pomocí spektrofotometrick- ého měření enzymatické aktivity Krebsova cyklu a elektronového transportního řetězce, a nakonec pomocí fluorometrické detekce změn...